ГИДРОЛОГИЯ: ИСТОРИЯ, ОБЪЕКТ ИЗУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ - НАУКА - 2025

Гидрология это наука , которая занимается изучением воды во всех его аспектах, включая ее распространение на планете и ее круговорот. В нем также рассматривается связь воды с окружающей средой и живыми существами.

Первые упоминания об изучении поведения воды относятся к Древней Греции и Римской империи. Измерения стока Сены (Париж), сделанные Пьером Перро и Эдме Мариоттом (1640 г.), считаются началом научной гидрологии.

Гидрометеорологическая станция в национальном парке Серра-да-Бокаина, Бразилия. Источник: Галлей Пачеко де Оливейра, Wikimedia Commons.

Впоследствии полевые измерения продолжались, и были разработаны все более точные измерительные приборы. В настоящее время гидрология основывает свои исследования в основном на применении имитационных моделей.

Среди самых последних исследований выделяется оценка отступления ледников из-за глобального потепления. В Чили ледниковая поверхность бассейна Майпо отступила на 25%. В случае ледников Анд их сокращение связано с потеплением Тихого океана.

история

Древние цивилизации

Из-за важности воды для жизни изучение ее поведения было объектом наблюдения с самого начала человечества.

Гидрологический цикл анализировали различные греческие философы, такие как Платон, Аристотель и Гомер. Находясь в Риме, Сенека и Плиний пытались понять поведение воды.

Однако гипотезы, выдвинутые этими древними мудрецами, сегодня считаются ошибочными. Римлянин Марко Витрувий первым указал, что вода, просочившаяся в землю, была результатом дождя и снега.

Кроме того, в это время был разработан большой объем практических знаний в области гидравлики, которые позволили построить такие крупные сооружения, как акведуки в Риме или оросительные каналы в Китае, среди прочего.

эпоха Возрождения

В эпоху Возрождения такие авторы, как Леонардо да Винчи и Бернар Палисси, внесли важный вклад в гидрологию; Они смогли изучить гидрологический цикл в зависимости от проникновения дождевой воды и ее возврата через родники.

XVII век

Считается, что именно в этот период зародилась гидрология как наука. Были начаты полевые измерения, в частности те, которые проводились Пьером Перро и Эдме Мариоттом на реке Сена (Франция).

Эдмонд Галлей. Источник: Неизвестно, через Wikimedia Commons

Особо выделяется работа Эдмона Галлея в Средиземном море. Автору удалось установить связь между испарением, осадками и стоком.

Век XVIII

В этом столетии гидрология сделала важные успехи. Были проведены многочисленные эксперименты, позволившие установить некоторые гидрологические принципы.

Мы можем выделить теорему Бернулли, которая утверждает, что в потоке воды давление увеличивается, когда скорость уменьшается. Другие исследователи внесли значительный вклад в изучение физических свойств воды.

Все эти эксперименты составляют теоретическую основу для развития количественных гидрологических исследований.

XIX век

Гидрология становится все более экспериментальной наукой. Важные успехи были достигнуты в области геологической гидрологии и измерения поверхностных вод.

В этот период были разработаны важные формулы, применяемые для гидрологических исследований, среди которых выделяются уравнение капиллярного потока Хагена-Пуизейля и формула колодца Дюпюи-Тима (1860 г.).

Гидрометрия (дисциплина, которая измеряет поток, силу и скорость движущихся жидкостей) закладывает основы. Были разработаны формулы для измерения расхода и разработаны различные приборы для измерения поля.

С другой стороны, Миллер в 1849 году обнаружил прямую зависимость между количеством осадков и высотой.

20 и 21 века

В первой половине 20 века количественная гидрология оставалась эмпирической дисциплиной. В середине века начали разрабатываться теоретические модели для более точных оценок.

В 1922 году была создана Международная ассоциация научной гидрологии (МАГН). МАГН объединяет гидрологов по всему миру и по сей день.

Важный вклад сделан в теории гидравлики скважин и инфильтрации воды. Аналогичным образом статистика используется в гидрологических исследованиях.

В 1944 году Бернар заложил основы гидрометеорологии, подчеркнув роль метеорологических явлений в круговороте воды.

В настоящее время гидрологи в различных сферах своей деятельности разрабатывают сложные математические модели. Предлагаемое моделирование позволяет прогнозировать поведение воды в различных условиях.

Эти имитационные модели очень полезны при планировании крупных гидравлических работ. Кроме того, можно более эффективно и рационально использовать водные ресурсы планеты.

Область исследования

Термин «гидрология» происходит от греческих слов «гидрос» (вода) и «логотип» (наука), что означает наука о воде. Таким образом, гидрология - это наука, отвечающая за изучение воды, в том числе за ее циркуляцию и распределение на планете.

Вода - важный элемент для развития жизни на планете. 70% Земли покрыто водой, из которых 97% соленые и составляют мировые океаны. Остальные 3% - это пресная вода, большая часть которой заморожена на полюсах и ледниках мира, что делает ее дефицитным ресурсом.

В области гидрологии оцениваются химические и физические свойства воды, ее отношения с окружающей средой и ее отношения с живыми существами.

Гидрология как наука имеет сложную природу, поэтому ее изучение разделено на разные области. Этот раздел рассматривает различные аспекты, которые сосредоточены на некоторых фазах гидрологического цикла: динамика океанов (океанография), озер (лимнология) и рек (потамология), поверхностных вод, гидрометеорологии, гидрогеологии ( грунтовые воды) и криология (твердая вода).

Ледник Кельчкая (Перу). Источник: Эдубучер, из Wikimedia Commons.

Примеры недавних исследований

Исследования в области гидрологии в последние годы были сосредоточены в основном на применении имитационных моделей, трехмерных геологических моделей и искусственных нейронных сетей.

Гидрология поверхностных вод

В области гидрологии поверхностных вод модели искусственной нейронной сети применяются для изучения динамики гидрографических бассейнов. Таким образом, проект SIATL (Watershed Water Flow Simulator) используется во всем мире для управления водосбором.

Были также разработаны компьютерные программы, такие как WEAP (Оценка и планирование водных ресурсов), разработанные в Швеции и предлагаемые бесплатно в качестве всеобъемлющего инструмента для планирования управления водными ресурсами.

гидрогеология

В этой области созданы трехмерные геологические модели, позволяющие создавать трехмерные карты запасов подземных вод.

В исследовании, проведенном Гамесом и его сотрудниками в дельте реки Льобрегат (Испания), можно было определить местонахождение присутствующих водоносных горизонтов. Таким образом были зарегистрированы источники воды этого важного бассейна, снабжающего город Барселону.

криология

Криология - это область, которая в последние годы пережила большой бум, в основном из-за изучения ледников. В этом смысле было замечено, что ледники мира серьезно страдают от глобального потепления.

Поэтому имитационные модели разрабатываются для оценки будущего поведения потерь ледников.

В 2015 году Кастильо провел оценку ледников в бассейне Майпо и обнаружил, что поверхность ледника отступила на 127,9 км ² , отступление произошло за последние 30 лет и соответствует 25% первоначальной поверхности ледника.

В Андах Биджиш-Кожиккодан и др. (2016) провели оценку поверхности ледника в период с 1975 по 2015 год. Они обнаружили, что в этот период произошло значительное сокращение этих замерзших водных масс.

Основное сокращение ледниковой поверхности Анд наблюдалось между 1975 и 1997 годами, что совпало с потеплением Тихого океана.

Ссылки

1. Рабочий комитет ASCE по применению искусственных нейронных сетей в гидрологии (2000) Искусственные нейронные сети в гидрологии. I: Предварительные концепции. Журнал гидрологической инженерии 5: 115–123.
2. Кампос Д.Ф. (1998) Процессы гидрологического цикла. Третий выпуск. Автономный университет Сан-Луис-Потоси, инженерный факультет. От редакции Universitaria Potosina. Сан-Луис-Потоси, Мексика. 540 стр.
3. Биджиш-Кожиккодан В., С. Ф. Руис-Перейра, В. Шаншан, П. Тейшейра-Валенте, А. Э. Бика-Грондона, А. К. Бесерра-Рондон, И. К. Рековски, С. Флоренсио де Соуза, Н. Бьянкини, У Франц-Бремер, Дж. Кардиа-Симойнс. (2016). Сравнительный анализ отступления ледников в тропических Андах с использованием дистанционного зондирования Investig. Геогр. Чили, 51: 3-36.
4. Castillo Y (2015) Характеристика ледниковой гидрологии бассейна реки Майпо посредством реализации физически обоснованной полураспределенной гляциогидрологической модели. Магистерская работа в области технических наук, упоминание в области водных ресурсов и окружающей среды. Universidad de Chile, факультет физико-математических наук, факультет гражданского строительства.
5. Корен В., С. Рид, М. Смит, З. Чжан и Д. Сео (2004) Система моделирования гидрологических лабораторных исследований (HL-RMS) Национальной службы погоды США. Журнал гидрологии 291: 297-318.
6. Группа подземной гидрологии (GHS), CSIC - Испания. https://h2ogeo.upc.edu/es/ Исправлено 27 января 2019 г.